Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Х ИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ
Зависимость скорости химической реакции От концентрации реагирующих веществ Пример 1. Вычисление скорости химической реакции по концентрациям реагирующих веществ. Для реакции: 2 NO (г) + O 2 (г) ® 2 NO 2 (г), константа скорости которой равна k = 0, 5 л2× моль− 2× с− 1, а концентрации реагирующих веществ [ NO ] = 6 моль/л и [O2] = 5 моль/л, вычислить скорость химической реакции в начальный момент и в тот момент, когда в реакционной смеси останется 45 % кислорода. Решение Согласно закону действия масс скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам. Следовательно, для уравнения приведенной реакции: Скорость химической реакции в начальный момент ( t 0 =0) равна: V нач = 0, 5× 62× 5 = 90, 0 моль/л× с. Однако по мере протекания реакции (по истечении некоторого времени t ) концентрации исходных веществ уменьшаются, а концентрации получающихся веществ (продуктов реакции) увеличиваются. Следовательно, изменение кон-центраций исходных веществ отрицательно: DСисх< 0, а изменение концентра-ции продуктов реакции – положительно: DСпрод> 0. Изменение концентраций ве-ществ (DС) происходит в строгом соответствии со стехиометрическими соотно-шениями, представленными уравнением реакции. В газовых реакциях, как в данном примере, эти соотношения равны отношению коэффициентов в уравне-нии реакции. Согласно этому для данной реакции изменения концентраций участвующих в ней веществ (DС) относятся друг к другу следующим образом: . По условию задачи через некоторое время t в реакционной смеси остается 45 % кислорода, т.е. концентрация кислорода становится равной: [ O 2 ] t = 5× 0, 45 = 2, 25 моль/л. Значит концентрация О2(г) уменьшается на 2, 75 моль/л: Согласно вышеуказанному соотношению, в 2 раза больше , но с разными знаками: = 2(− 2, 75) = − 5, 5 моль/л; = 2(+2, 75) = +5, 5 моль/л. Приняв концентрацию продукта реакции NO2(г) в начальный момент времени t 0 равной нулю и сложив начальные концентрации реагирующих веществ NO(г) и О2(г) с изменениями этих концентраций, получаем искомые концентрации к моменту времени t. Для наглядности представим расчеты в виде таблицы:
Используя данные таблицы, находим скорость химической реакции в мо-мент времени t: . Сделаем вывод: с течением времени скорость химической реакции умень-шается, так как уменьшаются концентрации реагирующих веществ. Пример 2. Расчет начальных концентраций веществ по конечным концентрациям. Реакция идет по уравнению: Через некоторое время после начала реакции концентрации участвующих в ней веществ были (моль/л): [ HCl ] = 0, 75, [ O 2 ] = 0, 42, [ Cl 2 ] = 0, 20. Определить, какими были концентрации этих веществ в начале реакции. Решение Так как концентрация одного из продуктов данной реакции Cl 2(г) в началь-ный момент времени t 0 = 0 была равна нулю то конечная концент-рация Cl2(г) является ее изменением: Согласно приведенному уравнению: . Поэтому в 2 раза меньше, а в 2 раза больше : = − 0, 40 моль/л, = − 0, 10 моль/л. Причем знак «минус» означает, что концентрации реагирующих веществ в ходе реакции уменьшаются. Вычитая из приведенных в условии задачи конечных концентраций [HCl] t и [O2] t найденные изменения концентраций ( , находим начальные концентрации веществ: Для наглядности представим решение задачи в виде таблицы:
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-06-19; Просмотров: 57; Нарушение авторского права страницы